铜箔在芯片封装中的应用

铜箔由于其导电性、导热性、可加工性和成本效益，在芯片封装中变得越来越重要。下面详细分析其在芯片封装中的具体应用：

1. 铜线键合

• 金线或铝线的替代品：传统上，芯片封装中使用金线或铝线将芯片的内部电路与外部引线电连接。但随着铜加工技术的进步以及成本考虑，铜箔和铜线逐渐成为主流选择。铜的导电率约为金的85-95%，但成本约为金的十分之一，使其成为高性能和经济效率的理想选择。
• 增强的电气性能：铜线键合在高频和大电流应用中提供更低的电阻和更好的导热性，有效降低芯片互连的功率损耗，提高整体电气性能。因此，在接合工艺中使用铜箔作为导电材料可以在不增加成本的情况下提高封装效率和可靠性。
• 用于电极和微凸块：在倒装芯片封装中，芯片被翻转，使其表面的输入/输出（I/O）焊盘直接连接到封装基板上的电路。铜箔用于制作电极和微凸块，直接焊接到基板上。铜的低热阻和高导电性确保了信号和电力的高效传输。
• 可靠性和热管理：由于铜具有良好的抗电迁移性和机械强度，因此在不同的热循环和电流密度下可提供更好的长期可靠性。此外，铜的高导热性有助于将芯片运行过程中产生的热量快速消散至基板或散热器，从而增强封装的热管理能力。
• 引线框架材料: 铜箔广泛应用于引线框架封装，特别是功率器件封装。引线框架为芯片提供结构支撑和电气连接，需要材料具有高导电率和良好的导热性。铜箔满足了这些要求，有效降低了封装成本，同时提高了散热和电气性能。
• 表面处理技术：在实际应用中，铜箔常常经过镀镍、镀锡、镀银等表面处理，以防止氧化并提高可焊性。这些处理进一步增强了引线框架封装中铜箔的耐用性和可靠性。
• 多芯片模块中的导电材料：系统级封装技术将多个芯片和无源元件集成到单个封装中，以实现更高的集成度和功能密度。铜箔用于制造内部互连电路并用作电流传导路径。该应用要求铜箔具有高导电率和超薄特性，以在有限的封装空间内实现更高的性能。
• 射频和毫米波应用：铜箔在 SiP 的高频信号传输电路中也发挥着至关重要的作用，特别是在射频 (RF) 和毫米波应用中。其低损耗特性和优异的导电性使其能够在这些高频应用中有效减少信号衰减并提高传输效率。
• 用于重新分布层 (RDL)：在扇出封装中，铜箔用于构建重新分配层，这是一种将芯片 I/O 重新分配到更大区域的技术。铜箔的高导电性和良好的附着力使其成为构建再分配层、增加 I/O 密度和支持多芯片集成的理想材料。
• 尺寸减小和信号完整性：铜箔在再分布层中的应用有助于减小封装尺寸，同时提高信号传输完整性和速度，这对于需要更小封装尺寸和更高性能的移动设备和高性能计算应用尤为重要。
• 铜箔散热器和热通道：由于其优异的导热性，铜箔常用于芯片封装内的散热器、热通道和热界面材料，以帮助将芯片产生的热量快速传递到外部冷却结构。这种应用在需要精确温度控制的高功率芯片和封装中尤其重要，例如CPU、GPU和电源管理芯片。
• 用于硅通孔 (TSV) 技术：在 2.5D 和 3D 芯片封装技术中，铜箔用于创建硅通孔的导电填充材料，提供芯片之间的垂直互连。铜箔的高导电性和可加工性使其成为这些先进封装技术中的首选材料，支持更高密度的集成和更短的信号路径，从而提高整体系统性能。

2. 倒装芯片封装

3. 引线框架封装

4. 系统级封装 (SiP)

5. 扇出型封装

6. 热管理和散热应用

7. 先进封装技术（如2.5D和3D封装）

总体而言，铜箔在芯片封装中的应用不限于传统的导电连接和热管理，而是扩展到倒装芯片、系统级封装、扇出封装和3D封装等新兴封装技术。铜箔的多功能特性和优异的性能对于提高芯片封装的可靠性、性能和成本效益发挥着关键作用。